Метод угловых точек применяется при проектировании фундаментов для определения напряжений

Diplom Consult.ru

2.Определение напряжений в грунте методом угловых точек при учете влияния соседних фундаментов.

Если известно угловое сжимающее напряжение, то по нему легко определяются и сжимающие напряжения для любой точки полупространства, загруженного равномерно распределенной нагрузкой, приложенной по прямоугольной площади. Для этого используется метод угловых точек. При этом возможны следующие варианты расположения точки М:

1)Точка М находится на контуре прямоугольника, и величина σz определяется как сумма двух угловых напряжений для загруженных прямоугольников І и ІІ:

2) Точка М находится внутри прямоугольника, и величина σz определяется как сумма четырех угловых напряжений прямоугольников І,ІІ,ІІІ и ІV:

σz=(kІc+kІІc+ kІIІc + kІVc)*P

3) Точка М расположена вне прямоугольника, и величина определяется как сумма угловых напряжений прямоугольников ІІІ и ІV, взятых со знаком минус , и угловых напряжений І и ІІ со знаком плюс; для этого последнего случая напряжения для всех горизонтальных площадок по вертикали, проходящей через точку М, будут равны:

где Р- интенсивность внешней равномерно распределенной нагрузки;

k І _c k ІІ _c k ІIІ _c k ІV _c– угловые коэффициенты, определяемые по таблице в зависимости от отношений α=l/b и β=z/b для каждого рассматриваемого прямоугольника.

Метод угловых точек широко используется для определения взаимного влияния смежных фундаментов на деформацию их оснований.

3.Особенности ведения смр в условиях реконструкции.

Производство СМР при реконструкции действующих промышленных предприятий имеет ряд особенностей ввиду того, что работы совмещены во времени и пространстве с технологической деятельностью реконструируемого производства и осуществляются в условиях сложившегося генерального плана предприятия. Это нарушает нормальную организацию и технологию СМР, затрудняет применение имеющихся средств механизации и усложняет организацию материально-технического снабжения . Особенности производства СМР при реконструкции действующего предприятия можно объединить (в зависимости от причинных факторов) в три группы: вызванные эксплуатационной деятельностью реконструируемого предприятия, характером застройки промышленной площадки и объемно-планировочными и конструктивными решениями зданий и сооружений. К первой группе относятся следующие факторы:

превышение установленных норм санитарно-гигиенической среды реконструируемого предприятия (пыль, шум, загазованность и т. д.). Отрицательное воздействие санитарно-гигиенической среды предприятия проявляется при производстве работ в действующих цехах, отнесенных к разряду вредных, с большими тепло- и газовыделениями, высокой концентрацией пыли в воздухе, значительными источниками шума и вибрации. В таких условиях увеличивается трудоемкость работ и снижается производительность труда, появляются дополнительные издержки строительного производства в результате внедрения мероприятий по технике безопасности и обеспечению нормальных условий работы строителей (теплозащитные экраны, водяные завесы и т. д.);

повышенная опасность в зоне проведения СМР (взрыво, пожароопасность). В этих случаях применяют менее прогрессивные способы ведения работ, понижается уровень механизации работ, запрещается ведение сварочных работ. Укрупнительную сборку строительных конструкций и технологического оборудования проводят вне территории предприятия;

особенности технологических схем и процессов реконструируемого предприятия. При последовательной непрерывной технологии остановка одного из цехов на реконструкцию вызывает прекращение деятельности всего предприятия. В связи с этим реконструкцию обычно осуществляют участками, которые поэтапно освобождаются предприятием. Поэтапная передача участков для производства СМР требует полного завершения работ на данном участке, что нарушает непрерывность строительных процессов из-за неподготовленности фронта работ на последующем участке и зачастую приводит к увеличению непроизводительных затрат времени на 50—100 % по сравнению с новым строительством;

насыщенность зоны реконструкции действующим технологическим оборудованием и инженерными сетями. Это затрудняет применение имеющихся средств механизации, усложняет организацию материально-технического снабжения, вынуждает производить дополнительные работы по предохранению технологического оборудования от повреждений. Стесненность рабочей зоны приводит к резкому снижению эксплуатационной производительности машин и механизмов, увеличению объемов немеханизированных работ. В этих условиях трудно также обеспечить размеры минимально необходимого фронта работ;

эксплуатация внутризаводских транспортных коммуникаций строителями и производственниками. Наличие широкой сети автомобильных дорог и железнодорожных путей на территории промышленного предприятия снижает объемы работ по возведению временных транспортных коммуникаций, однако при эксплуатации дорог и путей одновременно подрядной организацией и заказчиком ограничивает время использования их строителями. Часто доставка строительных конструкций, материалов и оборудования в зону СМР возможна только во время перерывов в работе транспорта действующего предприятия;

эксплуатация цехового грузоподъемного оборудования строителями и производственниками. Для подъема и перемещения строительных конструкций и материалов часто используют цеховое грузоподъемное оборудование. В этом случае составляется график его совместной эксплуатации строителями и производственниками, которым выделяется определенное время на использование оборудования, что зачастую недостаточно для ритмичности СМР. При эксплуатации производственниками грузоподъемного оборудования над зоной реконструкции приходится прерывать СМР.

Ко второй группе относятся:

высокая плотность застройки территории предприятия. Это объясняется существующей тенденцией увеличения производственной площади в пределах существующей территории, что приводит к стесненным условиям производства СМР. Из-за недостатка свободных площадей строительные организации вынуждены оборудовать перевалочные базы вне территории предприятия, что вызывает потери рабочего и машинного времени. При невозможности создания площадок для укрупнительной сборки конструкций ограничиваются возможности крупноблочного монтажа. Следствием стесненности строительной площадки является нерациональная организация внутриплощадочных транспортных потоков, что затрудняет передвижение рабочих, управление строительными машинами и механизмами;

рассредоточенность реконструируемых объектов предприятия. Это приводит к нерациональному размещению временных зданий и сооружений на стройплощадке и увеличивает количество пересечений людских и грузовых строительных и эксплуатационных потоков, что вызывает помехи в своевременной доставке строительных материалов, конструкций и технологического оборудования;

Читать еще: Какой фундамент лучше для теплицы из поликарбоната 3 на 6?

насыщенность территории предприятия подземными коммуникациями. Существующая развитая сеть подземных коммуникаций не позволяет использовать землеройную технику с полной производительностью, усложняет технологию производства работ и снижает уровень механизации земляных работ;

узость проездов внутризаводской автодорожной сети. Увеличение производственных площадей, сети автомобильных и железных дорог в пределах существующей территории предприятия вызывает сужение проездов, проходов, уменьшение радиусов поворота транспортных путей, что затрудняет перевозку длинномерных строительных конструкций и перемещение строительных машин, усложняет транспортные схемы доставки конструкций в зону монтажа;

К третьей группе относятся:

сложная конфигурация реконструируемых зданий и сооружений. В результате многократных надстроек и пристроек здания и сооружения промышленных предприятий приобретают иногда сложную конфигурацию. При реконструкции таких зданий и сооружений усложняются трассы передвижения кранов, производится их многократный монтаж и демонтаж, что снижает эффективность использования строительной техники;

индивидуальность объемно-планировочных и конструктивных решений реконструируемых зданий и сооружений. Генеральные планы большинства промышленных предприятий формируются на протяжении нескольких десятилетий, что приводит к большой разнотипности объемно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений даже на одном предприятии. В этих условиях трудно или невозможно использовать типовые технологические карты, типовые конструктивные элементы и индустриальные методы производства работ;

недоступность элементов и конструкций реконструируемых зданий и сооружений для детального обследования. Вследствие этого при разборке зданий и сооружений возникают непредвиденные работы по усилению и закреплению конструкций, не подвергаемых демонтажу (в общей структуре затрат рабочего времени до 8%). Для их выполнения приходится срочно снимать людей с одного участка на другой, перемещать механизмы, что приводит к неритмичной работе.

Указанные особенности отрицательно влияют на организацию и технологию реконструктивных работ. В связи с этим по сравнению с новым строительством выработка на одного работающего обычно снижается на 20—35 %, удельный вес заработной платы повышается на 30—45 %, эксплуатационные расходы на средства механизации увеличиваются в 1,5—2,5 раза, удельная себестоимость работ повышается на 15 %.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ МЕТОДОМ УГЛОВЫХ ТОЧЕК (МЕТОД ПОЛЬШИНА)

Для определения напряжений в любой точке грунтового основания внутри загруженной области или вне ее используют метод угловых точек.

Сущность этого метода заключается в том, что грузовая площадь разбивается на такие прямоугольники, в которых рассматриваемая точка оказалась бы угловой. Напряжение в этой точке определяется как сумма напряжений от прямоугольных площадок, для которых эта точка является угловой. Рассмотрим возможные варианты (рис. 6.25).

Рис. 6.25. Схема разбивки прямоугольника загружения при определении напряжений методом угловых точек

Вариант 1. Загруженная площадь разбивается на два прямоугольника авдс (I), cdfe (II), для каждого из которых точка С является угловой. Тогда напряжение в точке С определяется как сумма двух угловых напряжений в прямоугольниках I и II (рис. 6.25, а):

Вариант 2. Точка С внутри прямоугольника давлений (рис. 6.25, б), тогда загруженная площадь разбивается на четыре прямоугольника: cbad (I), cbkn (II), cdef(III), cnmf(W):

Вариант 3. Точка С вне прямоугольника загрузки (рис. 6.25, в). В этом случае ее считают угловой для четырех фиктивных площадей загружения: cfmk (I), cdef (II), cbnk (III) и cdab (IV). Тогда

Таким образом, пользуясь методом угловых точек, можно определить напряжение c_z в любой точке полупространства, к поверхности которого приложена равномерно распределенная нагрузка в пределах прямоугольной площади.

Пример 6.8. Определить вертикальное сжимающее напряжение в точке Л/, лежащей на расстоянии х = 2,0 м и у = 2,0 м от угловой точки на глубине г — 4,0 м, от действия равномерно распределенной нагрузки интенсивностью Р= 4,2 кПа (рис. 6.26).

Рис. 6.26. К примеру 6.8

Решение. 1. Разбиваем прямоугольник A BCD на четыре прямоугольника: ЛКМЕ, DEML, KMNB и LMNC, для которых точка М является угловой, и для каждого из них найдем соотношение 1/Ь, учитывая:

2. Вычисляем соотношения для угловых точек:

3. По табл. 6.1 находим значение коэффициентов а: 0С| — 0,590 — для прямоугольника ЛКМЕ; осц = 0,569 — для прямоугольника DEML а_ш = 0,501 — для прямоугольника LMNC и a_lv — 0,338 — для прямоугольника KMNB.

4. Определяем напряжение в точке М по формуле (6.25):

Пример 6.9. Определить напряжение в точке О, находящейся на глубине 3,0 м от поверхности по оси, проходящей через центр загруженной квадратной площади, с учетом влияния загружения двух соседних площадей (рис. 6.27). Интенсивность равномерно распределенной нагрузки Р = 350 кПа.

Рис. 6.27. К примеру 6.9

Решение. 1. Разбиваем площади на прямоугольники так, чтобы их углы находились над точкой О.

Для каждого прямоугольника определяем по таблице 6.1 значения коэффициентов а’= а/4 в соответствии с параметрами г и

2. Для угловой точки О четырех прямоугольников со сторонами b и / находим:

Коэффициент а’равен а/4 — 0,336/4 — 0,084.

Для угловой точки О четырех прямоугольников со сторонами /₂ и Ь Для угловой точки О четырех прямоугольников со сторонами /₃ и Ь_х

3. Определяем суммарное напряжение в точке О:

a_z = (4а, + 4а₂ — 4аДР = (а| + а₂ — а₃)4Р = (0,084 + 0,136 — 0,130) • 4 х х 350,0 = 126,0 кПа.

Определение сжимающих напряжений по методу угловых точек.

Вертикальные сжимающие напряжения в точках, совпадающих с углами прямоугольника со сторонами и , называют угловыми. Если известно угловое сжимающее напряжение, то по нему легко определяется и сжимающее напряжение в любой точке полупространства.

Читать еще: Утепление стен фасада дома пенопластом и отделка штукатурка фасада

Вычисления упрощаются, если пользоваться таблицами значений угловых коэффициентов Ко и Кс .

Для площадок под центром загруженного прямоугольника

(1)

Для площадок под углом загруженного прямоугольника

(2)

где p – интенсивность равномерно распределенной нагрузки

Максимальное сжимающее напряжение будет в точках, расположенных под центром загруженной площадки. Оно вычисляться по формуле (1).

Метод угловых точек для определения сжимающих напряжений применяют в случае, когда грузовая площадь может быть разбита на такие прямоугольники, чтобы рассматриваемая точка оказалась угловой. Тогда в этой точке будет равна алгебраической сумме напряжений от прямоугольных площадей загрузки, для которых эта точка является угловой.

Рис 4.9 Схемы разбивки прямоугольной площади загрузки при определении напряжений по методу угловых точек

а) точка М находится на контуре прямоугольника внешних давлений

б) точка М внутри прямоугольных давлений

в) точка М вне прямоугольных давлений

В случае «а» величина определяется как сумма двух угловых напряжений, соответствующих прямоугольным загрузкам Маве и Месд

, где и – угловые коэффициенты (таблица. Цитович МН Механика грунтов)

В случае «б» необходимо суммировать угловые напряжения от 4-х прямоугольников

В случае «в» напряжение в точке М складывают из суммы напряжений от действия нагрузки по прямоугольникам Мhbe и Мecf, взятых со знаком (+) и напряжений от действия нагрузки по прямоугольникам Mhad и Mgdf, взятых со знаком (-), т.е.

26.Распределение давлений по подошве сооружения опирающегося на грунт.

Вследствие веса сооружения в фундаментах возникают напряжения сжатия, которые должны быть распределены по грунту основания как можно более равномерно. Упрощенно принимают, что давление от фундамента на землю распространяется под углом в 45°. В действительности, однако, давление распространяется в форме луковицы под основанием сооружения. При этом получаются линии равных сжимающих напряжений, называемые изобарами. Распределение этих изобар называется также «луковицей давлений». По распределению изобар видно, что сжимающие напряжения под подошвой самые большие. В случае точечного фундамента напряжения уже на глубине, равной удвоенной ширине подошвы фундамента, почти равны нулю. В случае ленточных фундаментов это происходит на глубине, равной утроенной ширине подошвы. Изобары различных фундаментов не должны пересекаться, так как в районе пересечения происходит увеличение напряжений. Это может привести к осадкам здания.

Грунт как строительное основание должен воспринимать силы и нагрузки от сооружения. При этом строительное основание под нагрузкой может сжиматься и деформироваться. Здание осаживается равномерно на несколько миллиметров. Это называется осадкой. РАВНОМЕРНЫЕ ОСАДКИ обычно не угрожают зданию, и в нем не возникает осадочных разрушений. Однако если напряжения от двух рядом стоящих фундаментов пересекаются, то есть накладываются друг на друга, или под зданием имеет место неравномерное строение слоев грунта основания, то это может иметь следствием НЕРАВНОМЕРНЫЕ ОСАДКИ. При этом здание может наклониться в сторону или могут возникнуть осадочные трещины. Могут даже возникнуть строительные повреждения, которые сделают невозможным дальнейшее использование здания или сооружения

Связанные и несвязанные грунты имеют различное поведение в смысле осадок во времени, которое можно определить с помощью испытания грунта на сжатие. При нагружении связанных грунтов вода, находящаяся между отдельными зернами или пластинками грунта (вода в порах), будет выдавливаться.

Вытеснение воды из пор происходит очень долго. Поэтому осадки в связанных грунтах могут продолжаться в течение многих лет. Размер осадок в зависимости от количества воды в порах может быть очень большим. Так, например, Хольстенские ворота в Любеке, построенные в 1477 г. за прошедшие столетия осели на 1,50 м.

При нагружении несвязанного грунта большие осадки произойти не могут. Зерна таких грунтов расположены очень тесно относительно друг друга. Таким образом, нагрузка передается от зерна к зерну и распределяется между ними. Однако каркас из зерен (гранул) тем не менее может более тесно сжиматься под нагрузкой. Это происходит уже при нагружении грунта.Для того чтобы избежать опасности осадок в связанных грунтах, на практике связанный грунт на определенную глубину заменяется несвязанным грунтом (замена грунта). Если несущая способность грунта будет превышена, наступает РАЗРУШЕНИЕ ГРУНТА. При этом фундамент начинает скользить по шву скольжения вбок и сооружение резко осаживается или разрушается

27.Длительная прочность грунта и релаксация напряжений.

Если образец грунта подвергать деформациям сдвига, осевого сжатия или растяжения при различных нагрузках, то можно отметить, что чем большая нагрузка приложена к образцу, тем скорее наступает стадия прогрессирующего течения и происходит разрушение образца. Проводя опыты все с меньшими нагрузками, можно достигнуть такого напряженного состояния грунта, при котором не возникает установившейся ползучести и прогрессирующего течения, а будет развиваться только затухающая ползучесть, и разрушение образца не произойдет даже при длительном действии нагрузки, вызывающей это напряженное состояние.

Минимальные напряжения, при которых происходит разрушение образца через бесконечно большой промежуток времени, называютсяпределом длительной прочности R∞.

Напряжения, при которых образец грунта разрушается через некоторый период времени после приложения нагрузки в связи с развитием деформаций установившейся ползучести и прогрессирующего течения, соответствуют длительной прочности грунта Rt.

Наконец, можно приложить нагрузку такой интенсивности, при которой образец грунта разрушается мгновенно, т. е. достигается мгновенная прочность грунта при минимальном напряженном состоянии.

Читать еще: Какой сайдинг лучше для обшивки дома металлический или виниловый?

По результатам серии испытаний грунта, обладающего ползучестью, можно построить кривую его длительной прочности (рис. 5.11).

При проектировании сооружений, передающих постоянную нагрузку, приходится исходить из предела длительной прочности, а в случае периодического возрастания и снижения нагрузки – из длительной прочности с учетом продолжительности действия нагрузки (например, порывов ветра). Такое проектирование рациональнее.

Релаксацией напряжений называется явление уменьшения напряжений (расслабление напряжений) при постоянстве общей деформации. Если образец грунта, обладающего ползучестью (рис. 5.12), поместить в прибор (например, динамометрический) и приложить к этому образцу нагрузку, немного меньшую мгновенной прочности грунта, то измерение усилий по динамометру во время опыта покажет, что напряжения в грунте будут уменьшаться. В то же время размеры образца практически останутся без изменений.
В результате опыта мы получим кривую уменьшения напряжений, аналогичную кривой длительной прочности. Доказано, что напряжения будут уменьшаться до предела длительной прочности. В связи с этим, С. С. Вялов рекомендует определять предел длительной прочности по напряжениям, до которых происходит их релаксация при постоянстве данного вида деформации.

Кривая релаксации напряжений может быть описана уравнением

(5.9)

где σt – напряжение в данный момент времени t;
σ∞ – предельно длительное напряжение после релаксации; σ0 – напряжение, возникающее в начале опыта при t = 0;
t – время от начала приложения нагрузки; n – параметр, который характеризует скорость релаксации напряжений (обычно n

Определение напряжений методом угловых точек.

Приведенные выражения позволяют определить сжимающие напряжения в основании не только под центром или углом прямоугольной площадки загружения, но и по вертикали, проходящей через любую точку поверхности. Для этого применяется метод угловых точек. Здесь возможны три варианта решения (рис. 6.14).

Пусть вертикаль проходит через точку М, лежащую на контуре прямоугольника. Разделив этот прямоугольник на два так, чтобы точка М являлась угловой для каждого из них, можно представить напряжения σ_zM как сумму угловых напряжений I и II прямоугольников, т. е.

. (6.29)

Рис. 6.14. Схема для расчёта напряжений методом угловых точек.

Соответственно значения напряжения и определяются по указанным выше правилам. Коэффициенты α I и α II находятся из табл. по значениям безразмерных параметров l_I/b_I, z/b_I и l_II/b_II, z/b_II, где, l_I, b_I, l_II, b_II – размеры сторон соответствующих прямоугольников. При этом всегда принимается, что .

Если точка М лежит внутри контура прямоугольника, то его следует разделить на четыре части так, чтобы эта точка являлась угловой для каждого составляющего прямоугольника. Тогда

. (6.30)

Наконец, если точка М лежит вне контура загруженного прямоугольника, то его нужно достроить так, чтобы эта точка вновь оказалась угловой. Тогда, полагая, что напряжения в точке М возникают от действия нагрузки, распределенной по площади прямоугольников I и II, необходимо вычесть напряжения от действия той же фиктивной нагрузки, распределенной по площади прямоугольников III и IV, т. е. действительное напряжение определится выражением

. (6.31)

Естественно, что и в этих случаях правила определения угловых напряжений и соответствующих им значений коэффициентов α будут те же, что и приведенные для первого варианта.

Методом угловых точек обычно пользуются для расчетов взаимного влияния фундаментов, расположенных в непосредственной близости друг от друга.

Влияние формы и площади фундамента в плане.

Пользуясь формулой (6.28) и данными табл., можно построить эпюры нормальных напряжений σ_z по вертикальной оси, проходящей через центр прямоугольного фундамента. В качестве примера на рис. 6.15 в относительных координатах построены такие эпюры для случаев: 1 – квадратного фундамента при l=b; 2 – ленточного фундамента ( ) шириной b; 3 – то же, шириной 2b.

Рис. 6.15. Характер распределения напряжений σ_z по оси фундамента в зависимости от формы и площади его подошвы.

Легко заметить, что в случае пространственной задачи (кривая 1) напряжения с глубиной затухания значительно быстрее, чем для плоской задачи (кривая 2). Увеличение ширины, а, следовательно, и площади фундамента (кривая 3) приводит к еще более медленному затуханию напряжений с глубиной.

Это обстоятельство легко объяснить исходя из принципа суперпозиции. Представляя, например, ленточный фундамент как ряд квадратных фундаментов, установленных вплотную друг к другу, можно с помощью метода угловых точек учесть дополнительное влияние нагрузки, действующей на соседние фундаменты.

Указанная закономерность имеет важное практическое значение. Если, например, в основании на некоторой глубине залегает слабый прослоек (ил на рис. 6.15), то можно подобрать такую форму и площадь фундамента, чтобы напряжения на кровле этого прослойка были меньше его несущей способности. В противном случае возможны чрезмерные осадки из-за выдавливания грунта слабого прослойка в стороны от оси фундамента.

Дата добавления: 2015-04-11 ; просмотров: 436 ; Нарушение авторских прав

Оценка статьи:

Загрузка...